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ダイレクト・ストリーム・デジタル（DSD）は、ソニーとフィリップスがスーパーオーディオCD （SACD）用の音声信号をデジタルエンコードするシステムに使用する商標です。
DSDはデルタシグマ変調（パルス密度変調符号化の一種）を使用し、音声信号をデジタル形式で表現する技術で、サンプリングレート2.8224MHzで1ビット値のシーケンスとして出力します。これはCDオーディオのサンプリングレート44.1kHzの64倍ですが、16ビットサンプルではなく1ビットサンプルを使用します。64倍オーバーサンプリングされた信号のノイズシェーピングにより、高解像度オーディオに必要な可聴帯域における量子化ノイズと歪みを低減します。
DSDは、デルタシグマ信号をPCM信号に変換するデシメーション処理を適用せずに保存するためのフォーマットにすぎません。
DSD技術は、オーディオCDの設計者であるソニーとフィリップスによって開発され、商品化されました。しかし、2005年にフィリップスはDSDツール部門をソニックスタジオに売却しました。[ 1 ]
DVD-Audioはワーナー・ミュージック・グループによって支持され、SACDフォーマットはソニーとユニバーサル・ミュージック・グループによって支持され、特にUMG傘下のヴァージン・レコードが注目を集めた。[ 2 ] [ 3 ]それにもかかわらず、2011年にワーナー・ミュージック・グループはワーナー・プレミアム・サウンド・シリーズのアルバムをリリースし、同レーベルがDSDで録音したSACDフォーマットのタイトルをリリースしたのはこれが初めてとなった。[ 4 ]このシリーズはロックとポップのアルバム10枚にまで拡大し、スーパーオーディオCD/CDハイブリッドディスクにはSACD層と標準CD層の両方が含まれていた。[ 5 ]
ソニーは北米でSACDを積極的に宣伝しなかったため、DVDオーディオが市場で競争力を獲得した。ヨーロッパや日本など他の地域では、SACDはより確固たる地位を築いた。[ 6 ]例としては、ドイツのストックフィッシュ・レコードがあり、アルバムのアナログ盤版とDSD録音をハイブリッドSACDとしてリリースしている。[ 7 ]
そのため、スーパーオーディオCD製品を専門とする音楽会社はDSDエンコーディングを採用している。また、多くの独立系レコードレーベルもソニーと直接提携し、DSD製品やDSD録音プロセスに注力している。
DMP Digital Music Productsは、SACDデジタルオーディオフォーマットの初期ユーザーでした。[ 8 ] 1997年にリリースされたジョー・ベックとアリ・ライアソンの「Alto」は、ソニーのDSD録音技術で録音された最初の商業録音でした。 1998年に同レーベルからリリースされたマンフレド・フェストの「 Just Jobim」は、新しいマイトナーDSD変換技術で録音された最初のプロジェクトでした。2000年、DMPは世界初のマルチチャンネルSACDであるガウデアムスの「Sacred Feast」をリリースしました。[ 9 ]
Telarc International Corporationのリリースの大部分は(一般的にハイブリッド) SACD で、DSD 録音です。[ 10 ] Telarc は初期のオーディオファイル会社Soundstreamとよく協力し、Soundstream のオリジナル録音の多くを SACD フォーマットで再リリースしました。[ 11 ]米国で最初のデジタル録音を行った Soundstream は、独自のデジタルレコーダーを使用して 50 kHz のサンプリングレートで 16 ビット PCM で録音しました。この 50 kHz PCM フォーマットは、Telarc SACD でのリリース用に DSD に変換されました。
レコードレーベルのMobile Fidelityのエンジニアたちは、リスニングテストと技術評価の結果、高解像度デジタルフォーマットとしてDVD-AudioディスクよりもSACDを採用することを決定した。同レーベルのHybrid SACDリリースでは、SACDレイヤーはアナログマスターテープの直接DSD録音であり、CDレイヤーはDSDのデジタルダウンコンバージョンで、スーパービットマッピングが適用されている。2001年以降、CDのみのリリースはDSDをソースとしているが、SACDレイヤーは省略されている。[ 12 ]
2007年、ブルーコーストレコードは、主にジャズやアコースティックアーティストに焦点を当て、DSDフォーマットで録音された音楽を録音・リリースする目的でカリフォルニアに設立されました。 [ 13 ]
2013年8月28日、Acoustic SoundsレーベルはSuperHiRez.com（現在は閉鎖）を立ち上げ、Direct Stream DigitalまたはPCMオーディオフォーマットで制作された大手レコードレーベルの主流アルバムを販売した。[ 14 ] [ 15 ] 2013年9月4日、Acoustic Soundsは、DSDフォーマットで制作またはリマスタリングされたアルバムをソニー・ミュージックエンタテインメントの新しいデジタルダウンロードサービスに提供する契約を発表した。 [ 16 ]
このフォーマットは、2009年のアルバム『Pop, Songs & Death』[ 17 ]や、 2002年のローリング・ストーンズのリマスター版アルバム『Their Satanic Majesties Request』[ 18 ] [ 19 ]などで使用されている。
DSDは、コンパクトディスクや一般的なコンピュータオーディオシステムで使用されるPCMフォーマットとは異なります。PCMは低サンプリングレートでマルチビット値（広い振幅範囲を表す）を使用するのに対し、DSDは信号の帯域幅よりもはるかに高いサンプリングレートでシングルビット値（振幅の増減を表す）を使用します。
DSD信号の生成プロセスは、 1ビットデルタシグマA/Dコンバータ（ADC）のフロントエンド変調器とノイズシェーパー部分と同じですが、バックエンドのデシメータ（通常は1ビットビットストリームをマルチビットPCMに変換する部分）は含まれていません。1ビットDSDビットストリーム信号の短期平均は、元の信号振幅に比例します。サンプリングレートが高いため、SACDプレーヤーは低次アナログフィルタを備えた1ビットDACを使用してアナログ出力を再構築および生成できます。
DSDはノイズシェーピング技術を使用して量子化ノイズを20kHzを超える可聴でない超音波周波数まで押し上げます 。このため、シングルレートのDSD64は20Hzから20kHzまで120dBのダイナミックレンジを実現できます。SACDのマーケティングでは、周波数応答が100kHzまで拡張されているとも主張されていましたが[ a ] 、これらの高周波数では、音が存在する場合、ノイズシェーピングによって生成された超音波ノイズに埋もれてしまいます。実際的な限界は20kHzまたは30kHzで、そこで超音波ノイズが上昇し始めます[ 20 ] 。SACDが初登場した1999年頃、アンプ、ヘッドホン、スピーカーの周波数応答は通常20kHzまでで、スピーカーやヘッドホンはこの超音波ノイズを再生しないという前提で、SACDプレーヤーにはフィルタリングが一切施されていませんでした。その後、スーパートゥイーターの発明や、スピーカーやヘッドホンの周波数応答が40kHzまで、アンプが100kHzまで拡張されたことで、SACD/DSDプレーヤーの設計者は、出力でこのノイズを遮断するために24kHzフィルターを組み込むようになった。[ 21 ] [ 22 ]
様々なDSDフォーマットは、メガヘルツ（MHz）帯域までサンプリングレートを使用しており、通常、CDオーディオで使用される44.1kHzのレートに対して2のべき乗のオーバーサンプリング比が用いられています。
オーバーサンプリングによって達成可能な実効ビット数の分析については、特に高次変調器を使用する場合に、デルタシグマ変調§ 理論上の実効ビット数を参照してください。
SACDやインターネットダウンロード向けのDSD音楽のミキシングとマスタリングは、1ビット環境でデジタル信号処理（DSP）操作（イコライゼーション、バランス、パンニングなど）を実行するのが難しいため、課題を伴います。
古いアナログ録音は、アナログ機器で処理された後、DSDにデジタル化されていました。また、DSD録音時にスタジオ機器の調整機能のみを使用することで、処理を省略することも可能です。
利用可能なDSP技術の一つは、DSDをPCMに変換し、Pro Toolsなどの標準的なPCM機器を使用する方法です。これは、マルチトラック技術に依存するロックや現代音楽に適しています。その後、デジタル的にDSD形式に再変換します。DSD支持者の中には、この技術を好まない人もおり、低サンプリングレートへのPCM変換によってDSDの音質が低下すると主張しています。
DSD の PCM 処理用のフォーマットとツールセットがDigital eXtreme Definition (DXD) という名称で開発されました。これは、352.8 kHz でサンプリングされた 24 ビット解像度の PCM フォーマットです。別の DSP 技術では、 DSD-wide と呼ばれるフォーマットが一般的に使用されています。これは、標準 DSD の高いサンプリング レートを維持しながら、ノイズ シェーピングを使用した 8 ビット サンプルを使用します。DSD-wide は、軽蔑的にPCM-narrowと呼ばれることもあります。2.8224 MHz のサンプリング周波数を維持しながら DSP 操作を実用的にするという利点があります。処理された DSD-wide 信号は、同じサンプリング レートで最終的な 1 ビット DSD 製品に変換されます。より高いマルチ DSD サンプリング レートでの DSD-wide の処理も可能です。Pyramix および一部の SADiEデジタル オーディオ ワークステーション(DAW) システムは、DSD-wide ドメインで動作できます。
DXDは当初、 Merging Technologies社のPyramixワークステーション向けに開発され、2004年に同社のSphynx 2 AD/DAコンバーターとともに発表されました。この組み合わせにより、DXDで直接録音および編集が可能になり[ 25 ]、サンプルは公開前にDSDに一度だけ変換されるようになりました。DSD変換によって発生するノイズは20kHzを超えると劇的に増加し 、編集中に信号がDSDに再変換されるたびにノイズが増加するため、これはユーザーにとって有利です。
Pyramix Virtual Studio デジタルオーディオワークステーションは、DSD256 までのすべての DSD フォーマットの録音、編集、マスタリングを可能にします。48 kHz リファレンス[ b ] に基づく 12.288 MHz DSD256 バリアントがサポートされています。exaSound e20 DAC は、11.2896 MHz または 12.288 MHz のサンプリングレートで DSD256 再生が可能な最初の市販デバイスでした。[ 26 ] [ 27 ] Merging Technologies Horus AD/DA コンバーターは、最大 11.2 MHz、つまり SACD レートの 4 倍のサンプリングレートを提供します。
DSD128（5.6448 MHz、SACDレートの2倍）は、exaSound e20 Mk II DA,C [ 28 ] 、Korg MR-1000 1ビットデジタルレコーダー、Amanero Combo384 DSD出力アダプタ、および販売終了となったexaU2I USB to I²Sインターフェースなど、複数のハードウェアデバイスでサポートされています。
DSDをサポートするソフトウェアには、Sonic StudioのAmarra Luxe、Audirvana、SACDプラグイン付きのfoobar2000 、 JRiver Media Center、Roon [ 29 ]、HQPlayer、Neutron Music Playerなどがあり、これらはすべてDSD512レートまでのDSDファイルを完全にネイティブに処理できます。
ソニーはSACD用にDSDを開発し、多くのディスクプレーヤーがSACDに対応しています。このフォーマットはデジタルなので、DSDストリームを再生する方法は他にもあります。これらの代替手段の開発により、企業はDSDで高品質の音楽ダウンロードを提供できるようになりました。 [ 30 ]
Korg、Tascamなどのプロ用オーディオレコーダーの中には、 DSD形式で録音できるものがあります。Korg MR-2000Sレコーダーに付属のAudioGateソフトウェア[ 31 ]などの適切なツールを使用してこの信号を記録可能なDVDに転送すると、 DSDディスクが作成されます。このようなディスクは、特定のSony VAIOノートパソコンとPlayStation 3システムでのみネイティブDSDで再生できます。[ 32 ] Sonyは、DSDディスクフォーマットを完全にサポートするSACDプレーヤーSCD-XA5400ESとSCD-XE800の2機種を製造しました。2012年6月、PioneerはDSDディスクに対応したSACDプレーヤーシリーズ、PD-30とPD-50を発売しました。2013年1月、TEACはDSDディスク対応プレーヤーPD-501HRを発表しました。[ 33 ]
DSDファイルをディスクに書き込んで再生する代わりに、暗号化されていないファイルをUSBなどのデジタルリンクを介してコンピュータからオーディオ機器に転送する方法があります。USBオーディオ2.0規格では、より一般的なPCM方式のデジタルオーディオ向けにいくつかのフォーマットが定義されていますが、DSD向けのフォーマットは定義されていません。
2012年、多くの企業やその他の関係者が、PCMフレーム内でDSDオーディオを表現および検出するための標準を開発しました。この標準は、一般的にDSD over PCM（DoP）として知られており、PCMを使用する他のデジタルリンクに適しています。[ 34 ] 1.1改訂版では、基となるPCMサンプルレートを上げる必要なく、より高いDSDサンプルレートのプロトコルサポートが追加されました。
ネイティブDSD再生の定義は、ある意味で哲学的な問題と言えるでしょう。一般的に言えば、再生経路のどの段階においてもDSDデータをマルチビットPCMに変換しないことを意味します。現在、市販されている多くのDACがネイティブDSDに対応しています。
DSDとPCMのどちらのエンコーディング方式が優れているかについては、DSDとPCMの支持者の間で多くの論争があった。2000年に、LipshitzとVanderkooyは、DSDで使用されている1ビットコンバータは歪みが大きいため、ハイエンドアプリケーションには不向きであると述べた。[ 35 ] [ 36 ] 2002年、Philipsはこれに反論する論文を発表した。[ 37 ] LipshitzとVanderkooyの論文はAngusによってさらに批判された。[ 38 ] LipshitzとVanderkooyは批判に反論した。[ 39 ] Stuartもシグマデルタ変調を高解像度デジタルオーディオには「全く不適切な選択」と定義した。[ 40 ]
DSD の従来の実装には、本質的に高い歪みがあります。[ 41 ]マルチビット DAC を使用することで、歪みをある程度軽減できます。最先端の ADC は、シグマデルタ変調設計に基づいています。オーバーサンプリングコンバータは通常、ADC または DAC 出力が帯域制限とディザリングの影響を受ける線形 PCM フォーマットで使用されます。[ 42 ]最新の ADC および DAC コンバータのほとんどは、オーバーサンプリングとマルチビット設計を使用しています。つまり、DSD は 1 ビット フォーマットですが、最新のコンバータは内部的に 2 ビット[ 43 ]から 6 ビット[ 44 ]のフォーマットを使用します。
同じ起源、チャンネル数、類似した帯域幅とノイズを持つDSDとPCMの録音を比較した結果は矛盾している。2004年にドイツのデトモルトにあるエーリッヒ・ティエンハウス研究所で行われた研究では、二重盲検試験で「被験者のほとんどが2つのエンコーディングシステムを再現性のある形で区別できなかった」ことが判明した。[ 45 ]対照的に、2014年に東京藝術大学で行われた研究では、リスナーはPCM（192 kHz/24 ビット）をDSD（2.8 MHz）またはDSD（5.6 MHz）のいずれかと区別できた（ただし、2つのDSDサンプリング間では区別できなかった）が、PCMよりもDSDの音を好んだことが判明した。「例えば、DSD（5.6 MHz）のドラム刺激音は、全体的な好みでPCM（192 kHz/24ビット）と比較した場合、 p = 0.001である。これは、DSDバージョンがPCMバージョンよりも統計的に有意に好まれたことを示唆している。」[ 46 ]しかし、これらの調査結果には疑問がある。なぜなら、「2つのフォーマットは異なる処理、特に低周波コンテンツの異なるフィルタリングを受けていた」からである。[ 47 ]
DSDベースのSACDは、直接の競合であるPCMベースのDVD-Audioよりも成功を収めたものの、DSD自体は一般消費者市場では比較的成功しなかった。適切なソフトウェアが限られているため、録音されたDSDデータを直接操作することは困難である。DXDなどの新しい高解像度PCM規格の登場は、DSDの市場ニッチをさらに縮小させた。
DSDエンコードされたオーディオをコンピュータにファイルとして保存する方法はいくつかあります。1つは、DSD専用のネイティブファイル形式を使用することです。もう1つは、DSDストレージをサポートするように公式に調整された汎用オーディオ形式でDSDを保存することです。最後に、DSDオーディオを、DSDを特別にサポートしていないPCMオーディオストリームに埋め込むこともできます。ただし、これらのPCMファイルからDSDストリームを復元するには、専用のデコーダーが必要です。
DSD Interchange File Format (DSDIFF) は、 DSD 録音を保存するためにPhilipsが 2000 年から 2004 年にかけて開発したネイティブ DSD ファイル フォーマットです。 [ 48 ]このフォーマットは、ペイロードのDST 圧縮と、スーパー オーディオ CD 制作で使用される注釈をサポートしています。1 つの DSDIFF ファイルには、アルバム全体を単一のオーディオ ストリームとして保存し、アルバムの個々のトラックの位置を示すマーカーも一緒に保存できます。オーディオ コンテンツの一部は、結果として生成される SACD から完全に除外される場合があります。埋め込みメタデータ フォーマットは、消費者向けではなく、マスタリング エンジニア向けです。たとえば、新しいオーディオ トラックの開始を示すマーカーには、任意のテキスト ベースの情報を格納するためのテキスト フィールドがあります。ただし、テキストにトラックのタイトルを含める必要はありません。消費者が DSD オーディオの個々のトラックを保存するためにこのフォーマットを採用するにつれて、非公式の ID3 チャンクにID3メタデータを含める事実上の標準が後に開発されました。DSDIFF ファイルは通常、ファイル サフィックスを使用します。DSDIFF ファイル フォーマットには公式のメディア タイプは登録されていません。[ 49 ] Freedesktop.org は非公式のメディアタイプを使用しています。[ 50 ].dffaudio/x-dff
ワイドバンドシングルビットデータ（WSD）は、 2002年に1-bit Audio Consortiumによって開発されたネイティブDSDファイルフォーマットです。[ 51 ]このコンソーシアムは、その1年前に早稲田大学、シャープ、パイオニアによって設立されました。 [ 52 ] 2012年に、コンソーシアムは仕様の更新版1.1を公開しました。[ 53 ] WSDヘッダーには、真夜中からのサンプル数で絶対タイムスタンプを格納するフィールドがあります。タイムスタンプにより、同じ物理的な録音デバイスで連続して行われた2つの録音の間にどれだけの時間が経過したかを正確に知ることができます。KorgのポータブルレコーダーMR-1、MR-2、MR-1000、MR-2000sは、他のDSDベースのフォーマットとともにWSDをサポートしています。[ 54 ] [ 55 ] [ 56 ]
DSD ストリーム ファイル(DSF) は、 2005 年頃にSonyによって開発されたネイティブ DSD ファイル フォーマットです。[ 57 ] [ 58 ]このフォーマットは、DSD オーディオの個々のトラックを保存することを目的としており、ID3 メタデータの組み込みをネイティブでサポートしています。このフォーマットは、おそらく DST 圧縮を示すために使用できるフォーマット IDフィールドを定義しています。ただし、仕様で定義されている唯一の識別子は、DSD rawを示す番号 0 です。DSF データを含むファイルは通常、.dsfファイル サフィックスを使用します。DSF ファイル フォーマットには公式のメディア タイプは登録されていません。[ 49 ] Freedesktop.org は非公式のメディア タイプを使用していますaudio/x-dsf。[ 50 ]
DSD互換ファイル形式は、PCMとしてエンコードされたオーディオに加えて、DSDでエンコードされたオーディオの保存もサポートしています。
WavPack は、さまざまな形式のオーディオをサポートする汎用オーディオストレージ形式です。[ 59 ]圧縮 DSD オーディオもこの形式でサポートされています。[ 60 ] DSD のサポートは、2016 年 12 月に WavPack ソフトウェアスイート バージョン 5 がリリースされたときに初めて導入されました。[ 61 ] WavPack データを含むファイルは通常、ファイルサフィックスを使用します.wv。WavPack ファイル形式には公式のメディアタイプは登録されていません。[ 49 ] Freedesktop.org は非公式のメディアタイプを使用していますaudio/x-wavpack。[ 50 ] WavPack は複数の形式をサポートしているため、サフィックスまたは mime タイプだけでは DSD オーディオの存在を示すことはできません。
実際の DSD ファイル形式に加えて、 DSD を PCM オーディオ ストリームに埋め込むために、DSD Audio over PCM Frames (DoP) と呼ばれる形式が使用されます。[ 62 ] DoP を使用すると、DSD 対応 DAC がネイティブ DSD 再生に必要な生の DSD データを受信することを妨げる再生チェーン内の PCM 専用コンポーネントを回避できます。DoP は、音楽プレーヤー アプリケーションと DAC 間の通信に使用されるワイヤ プロトコルとして意図されていますが、DoP エンコードされた DSD を FLAC ファイルに埋め込むことができるツールも存在し、ユーザーは DoP 対応 DAC を使用して、DSD 非対応プレーヤーで DSD 再生を行うことができます。[ 63 ] DoP ストリームは、PCM 専用 DAC で再生すると低音量のノイズのように聞こえるように設計されていますが、DoP 対応 DAC は DSD データの存在を検出し、PCM から抽出して DSD として再生します。
ヨーロッパや世界の他の地域ではSACDフォーマットを使用して行われたが、北米では他の再発盤（デペッシュ・モードのアルバムなど）と同様に行われなかった。
@wizardofoz さん、ありがとうございます。「Wechseldominante - Babel DSD512\Wechseldominante - Babel (DSD512).dff」をダウンロードして、Holo Spring DAC で再生できました。DSD512 を直接再生すると、変換を行わないため、コンピュータへの負荷がはるかに少なくなります。DSD512 を問題なく再生できました。